Ученые предложили радикально новую концепцию для определения жизни на Земле

Примерно 3,5 миллиарда лет назад жизнь на Земле зародилась из молекулярного начала и со временем превратилась во впечатляющее множество существ, которые мы знаем сегодня. Так гласит современная линия рассуждений. Но у нас до сих пор нет четкого определения жизни. Например, является ли вирус живым? Или целая лесная экосистема? Ведь многие аспекты экосистемы так же зависят друг от друга, как и органы внутри тела.

Поэтому биолог Крис Кемпес и исследователь сложных систем Дэвид Кракауэр из Института Санте-Фе в Нью-Мексико выдвинули идею о том, что наше внимание к эволюции как движущей силе жизни, возможно, "ослепило нас в отношении дополнительных общих принципов жизни".

Для изучения этого вопроса исследователи расширили определение понятия "жизнь" до объединения двух энергетических и информационных процессов, которые могут кодировать и передавать адаптивную информацию вперед во времени.

Использование этого определения значительно расширяет понятие "жизнь", включая в него такие понятия, как культура, леса и экономика. Более традиционное определение могло бы рассматривать их как продукты жизни, а не саму жизнь.

"Человеческая культура живет на материале разума, так же как многоклеточные организмы живут на материале одноклеточных организмов", - объясняет Кемпес.

Основываясь на своем новом определении, исследователи утверждают, что жизнь возникала на Земле много раз, и что мы на самом деле сосуществуем со многими формами нынешней жизни.

Предложенная Кемпесом и Кракауэром система имеет три иерархических уровня ограничений на то, что подразумевает жизнь, как показано ниже.

На первом уровне жизнь ограничена возможными материалами, из которых она может быть сформирована (например, молекулами). На втором уровне жизнь ограничена ограничениями окружающей Вселенной (например, гравитацией), а на третьем уровне жизнь оптимизируется адаптивными процессами (например, естественным отбором).

В рамках этой иерархии рассматриваются концепции, объединяющие мир физики и биологии. Например, жизнь использует множество вариантов производства энергии, используя ограничения первого уровня, но все они должны придерживаться ограничений второго уровня закона термодинамики.

"Ни одна клетка не будет содержать больше внутренней структуры, чем может быть учтено общей свободной энергией, доступной из окружающей среды", - пишет команда в своей статье.

Мы ожидаем, что многие богатые биологические концепции будут определяться "странным клубком" из трех уровней, потому что эти три уровня будут неизбежно коэволюционировать".

Эта теория полностью воспринимает жизнь как спектр, а не как дискретное явление, например, что делает нас индивидуумами? Только клетки, рожденные из одной и той же ДНК, или наш микробиом тоже? Не говоря уже о плавных связях между энергией, получаемой из окружающей среды, клеточной физиологией и эволюционными процессами.

Хотя все это может быть столь же умопомрачительно теоретическим, как и многое из квантовой физики, это увлекательная попытка взглянуть на старую концепцию с новой точки зрения. В сложных системах, таких как жизнь и последствия нашей жизни, иногда расширение нашего мышления может вызвать различные идеи, которые приведут к новому пониманию.

Авторы надеются, что такой более широкий взгляд может привести к пониманию того, что именно мы подразумеваем под жизнью, поможет создать устройства для ее создания или поиска, а также понять, какой уровень жизни мы наблюдаем - даже если он кардинально отличается от привычной жизни на Земле.

Их определение, безусловно, положит конец спорам о том, являются ли вирусы действительно живыми, поскольку они вполне укладываются в теорию жизни Кемпеса и Кракауэра. 

Хотя эта схема, безусловно, подробна и дает нам много пищи для размышлений, изменение определений - тяжелая работа. И когда большинство из нас задумывается о жизни, речь, скорее всего, будет идти только о биологической жизни - по крайней мере, до тех пор, пока мы не встретим инопланетян, которые бросят вызов биологии, какой мы ее знаем, или пока наши искусственные интеллекты не станут достаточно развитыми, чтобы сформировать собственный разум.

"Мы утверждаем, что сможем сказать, что у нас есть новая теория жизни, когда она сможет раскрыть нам многие истоки и многие типы жизни", - пишут они.

Эта теория была описана в журнале Journal of Molecular Evolution.